空間天氣產生的科學背景和應用背景
“空間天氣”這壹嶄新的領域產生於日地空間探測、研究與應用。這裏充滿著復雜多變而豐富多彩的動力學過程,並且時有災害性事件發生。就像地表風雨雷電等天氣變化壹樣,“空間天氣”對人類活動同樣產生重大影響。
從1957年起到今天,空間時代走過了40年的歷程。地球空間,這個地球的“第四環境”又向人類展現出巨大的資源前景。高真空、低密度、強輻射等特點為科學研究提供了地面無法實現的實驗條件,也為資源、天氣、通信、軍事偵察提供了地面上不可能有的便利條件。
然而,當人類壹旦進入這個領域才真正知道,等待他們的不僅僅是利益,還有惡劣的空間環境帶來的危險。無論從科學的角度,還是從應用的角度來看,認識地球空間電磁環境的狀態和變化,尤其是災害性空間事件的過程及其效應,都是絕對必要的。
人類形成和生存的地面環境也受到“空間天氣”的極大影響。億萬年來,地球上的生物圈和人類,就是在地球固有的這樣壹種電磁環境中發生、發展和演化的。可以預料,人類生存和發展與地球電磁環境息息相關。從壹方面來看,人類文明的進步,使人類跨出地球,在茫茫宇宙中找到了維系人類進步的條件。從另壹方面來看,現代人類文明又變得越來越“脆弱”,現代人類賴以生存的各種技術系統對變化的空間天氣越來越“敏感”:壹次大磁暴可能破壞電力系統,使幾百萬人生活在黑暗之中;壹次大磁暴可以使遠距離輸油管道產生幾千伏特的高壓……
於是,“空間天氣”的研究應運而生了。
只有當人類進入空間時代,復雜的空間環境結構和豐富的空間現象才真正被人們所認識,當初被想像為簡單真空的地方原來是如此豐富多彩。也只有在空間時代,人們才切身體會到空間環境的嚴重性,深刻認識到空間環境對現代人類社會的巨大影響。空間物理學迅速成長起來,空間通信成為蓬勃發展的高技術,並深深進入了社會生活。“空間天氣”開始成為人們監測和預報的對象,空間生命、空間材料、空間天文、微重力等壹大批新興學科和邊緣交叉學科飛速發展,匯集成為壹門極富活力的學科——空間科學。